計(jì)算機(jī)組成原理 第9章 控制單元的功能

1、第九章控制單元的功能第九章控制單元的功能 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 主講人：陳志勇主講人：陳志勇 山東大學(xué)山東大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與學(xué)院作者：唐朔飛作者：唐朔飛高等教育出版社高等教育出版社2l上期回顧上期回顧1. CPU1. CPU主要包含哪些部件？主要包含哪些部件？2. 2. 指令周期指令周期l第四篇第四篇 控制單元控制單元功能：發(fā)出各種控制信號(hào)序列功能：發(fā)出各種控制信號(hào)序列分析時(shí)序系統(tǒng)以及微操作命令分析時(shí)序系統(tǒng)以及微操作命令節(jié)拍安排節(jié)拍安排學(xué)習(xí)如何用組合邏輯控制及微學(xué)習(xí)如何用組合邏輯控制及微程序控制兩種方式設(shè)計(jì)控制單程序控制兩種方式設(shè)計(jì)控制單元元神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng) 第九章控制

2、單元的功能 3內(nèi)容提要內(nèi)容提要10.2 微程序設(shè)計(jì)微程序設(shè)計(jì) 10.1 組合邏輯設(shè)計(jì)組合邏輯設(shè)計(jì) 9.2 控制單元的功能控制單元的功能 9.1 微操作命令的分析微操作命令的分析 4假設(shè)完成一條指令分假設(shè)完成一條指令分 4 個(gè)工作周期：個(gè)工作周期： 取指周期取指周期 間址周期間址周期 執(zhí)行周期執(zhí)行周期 中斷周期中斷周期 5一、取指周期一、取指周期 PC MAR 地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)1 RM ( MAR ) MDRMDR IR( PC ) + 1 PC+1 MDRCUMAR PC IR存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPU 地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)OP（IR） CU (PC)指令指令6二、間址周期

3、二、間址周期 M ( MAR ) MDR1 RMDR Ad ( IR )指令形式地址指令形式地址 MARMDRCUMARCPU地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)IR存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器地址地址Ad ( IR ) MAR 地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)說(shuō)明：說(shuō)明：在有些機(jī)器中沒(méi)有最后一步操作。在有些機(jī)器中沒(méi)有最后一步操作。7三、執(zhí)行周期三、執(zhí)行周期 1. 非訪(fǎng)存指令非訪(fǎng)存指令(1) CLA 清清A(2) COM 取反取反(4) CSL 循環(huán)左移循環(huán)左移(3) SAR 算術(shù)右移算術(shù)右移 (Shift Arithmetic Right) (5) STP 停機(jī)指令停機(jī)指令0 ACCACC ACCL(ACC)

4、R(ACC), ACC0 ACC0R(ACC) L(ACC), ACC0 ACCn0 G(此處此處G為運(yùn)行標(biāo)志觸發(fā)器為運(yùn)行標(biāo)志觸發(fā)器)82. 訪(fǎng)存指令訪(fǎng)存指令A(yù)d(IR) MAR1 RM(MAR) MDR(ACC) + (MDR) ACC Ad(IR) MAR1 WACC MDRMDR M(MAR)STA XADD X (隱含尋址隱含尋址/直接尋址直接尋址)(2) 存數(shù)指令存數(shù)指令(1) 加法指令加法指令9(3) 取數(shù)指令取數(shù)指令A(yù)d ( IR ) MAR1 RM ( MAR ) MDRMDR ACC 3. 轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令(1) 無(wú)條件轉(zhuǎn)無(wú)條件轉(zhuǎn)(2) 條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移Ad ( IR ) P

5、CA0 Ad ( IR ) + A0 ( PC ) PCLDA XJMP XBAN X（負(fù)則轉(zhuǎn)）（負(fù)則轉(zhuǎn)）104. 三類(lèi)指令的指令周期三類(lèi)指令的指令周期 取指周期取指周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期取指周期取指周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期取指周期取指周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期取指周期取指周期間址周期間址周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期非訪(fǎng)存非訪(fǎng)存 指令周期指令周期直接訪(fǎng)存直接訪(fǎng)存 指令周期指令周期間接訪(fǎng)存間接訪(fǎng)存 指令周期指令周期轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 指令周期指令周期取指周期取指周期間址周期間址周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期間接轉(zhuǎn)移間接轉(zhuǎn)移 指令周期指令周期11四、中斷周期四、中斷周期程序斷點(diǎn)存入程序斷點(diǎn)存入 “ 0 ” 地址地址程序斷點(diǎn)程序斷點(diǎn) 進(jìn)棧

6、進(jìn)棧0 MAR1 WPC MDRMDR M ( MAR )向量地址向量地址 PC0 EINT（置置“0”） 0 EINT（置置“0”）向量地址向量地址 PCMDR M ( MAR )PC MDR1 W( SP ) 1 MAR12一、控制單元的外特性一、控制單元的外特性指令寄存器指令寄存器控制單元控制單元 CU時(shí)鐘時(shí)鐘標(biāo)志位標(biāo)志位CPU 內(nèi)部的控制信號(hào)內(nèi)部的控制信號(hào)到系統(tǒng)總線(xiàn)的控制信號(hào)到系統(tǒng)總線(xiàn)的控制信號(hào)來(lái)自系統(tǒng)總線(xiàn)的控制信號(hào)來(lái)自系統(tǒng)總線(xiàn)的控制信號(hào)系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)131. 輸入信號(hào)輸入信號(hào)(1) 時(shí)鐘時(shí)鐘(2) 指令寄存器指令寄存器(4) 外來(lái)信號(hào)外來(lái)信號(hào)(3) 標(biāo)志標(biāo)志CU 受時(shí)鐘控制受時(shí)鐘控

7、制控制信號(hào)控制信號(hào) 與操作碼有關(guān)與操作碼有關(guān)OP ( IR ) CUCU 受標(biāo)志位控制受標(biāo)志位控制INTR 中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求HRQ 總線(xiàn)請(qǐng)求總線(xiàn)請(qǐng)求一個(gè)時(shí)鐘脈沖一個(gè)時(shí)鐘脈沖 發(fā)一個(gè)操作命令或一組需同時(shí)執(zhí)行的操作命令發(fā)一個(gè)操作命令或一組需同時(shí)執(zhí)行的操作命令如如142. 輸出信號(hào)輸出信號(hào)(1) CPU 內(nèi)的各種控制信號(hào)內(nèi)的各種控制信號(hào)(2) 送至控制總線(xiàn)的信號(hào)送至控制總線(xiàn)的信號(hào)Ri Rj(PC) + 1 PCINTAHLDA訪(fǎng)存控制信號(hào)訪(fǎng)存控制信號(hào)訪(fǎng)訪(fǎng) IO/ 存儲(chǔ)器的控制信號(hào)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)讀命令讀命令寫(xiě)命令寫(xiě)命令中斷響應(yīng)信號(hào)中斷響應(yīng)信號(hào)總線(xiàn)響應(yīng)信號(hào)總線(xiàn)響應(yīng)信號(hào)MREQIO/MRDWRALU 、

8、與、或、與、或15二、控制信號(hào)舉例二、控制信號(hào)舉例PCIRACCU時(shí)鐘時(shí)鐘ALU控制信號(hào)控制信號(hào)標(biāo)志標(biāo)志控制控制信號(hào)信號(hào)C0C1C2C3C4取指周期取指周期以以 ADD X 為例為例PCIRCU1. 不采用不采用 CPU 內(nèi)部總線(xiàn)的方式內(nèi)部總線(xiàn)的方式PCPCPC M D R M A R M D R M A R內(nèi)存內(nèi)存16PCIRACCU時(shí)鐘時(shí)鐘ALU控制信號(hào)控制信號(hào)標(biāo)志標(biāo)志控制控制信號(hào)信號(hào) M D R M A R二、控制信號(hào)舉例二、控制信號(hào)舉例1. 不采用不采用 CPU 內(nèi)部總線(xiàn)的方式（內(nèi)部總線(xiàn)的方式（P380約定）約定）C1C2C3C5ADD X 間址周期間址周期IR M D R M D R

9、 M A R內(nèi)存內(nèi)存17PCIRACCU時(shí)鐘時(shí)鐘ALU控制信號(hào)控制信號(hào)標(biāo)志標(biāo)志控制控制信號(hào)信號(hào) M D R M A R二、控制信號(hào)舉例二、控制信號(hào)舉例1. 不采用不采用 CPU 內(nèi)部總線(xiàn)的方式內(nèi)部總線(xiàn)的方式C1C2C5ADD X 執(zhí)行周期執(zhí)行周期C7C6C8ACALU控制控制信號(hào)信號(hào) M D R M A R M D R內(nèi)存內(nèi)存18MDRMDRCU(1) ADD X 取指周期取指周期 PC CU 發(fā)讀命令發(fā)讀命令 1 R MDR OP（IR） （PC）+ 1 PCIRPCMARAC YALUZ控制信號(hào)控制信號(hào)IRiIRiPCOPCOMARiMARiMDROMDRO 數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)控制信

10、號(hào)控制信號(hào)CPU 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線(xiàn)線(xiàn)時(shí)鐘時(shí)鐘2. 采用采用 CPU 內(nèi)部總線(xiàn)方式內(nèi)部總線(xiàn)方式地址線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)MARMDRIRCUIRPCPCMDRMARCUIRPCPCCUi i表示輸入控制，表示輸入控制，o o表示輸出控制表示輸出控制19(2) ADD X 間址周期間址周期 MDR 1 R MDR有效地址有效地址 Ad（IR）MDROMDRO 數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)時(shí)鐘時(shí)鐘CUIRPCMARMDRACYALUZ控制信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)CPU 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線(xiàn)線(xiàn)MDRIRMARi MARi地址線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)MARIRiIRiMARMDRIRMDRMDRMDROM

11、DROMDROMDROMDRO形式地址形式地址 MAR CU20時(shí)鐘時(shí)鐘CUIRPCMARMDRACYALUZ控制信號(hào)控制信號(hào)CPU 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線(xiàn)線(xiàn)MDROMDRO(3) ADD X 執(zhí)行周期執(zhí)行周期 1 R MDR Z AC（AC）+（Y） MDR控制信號(hào)控制信號(hào)MARMDR地址線(xiàn)地址線(xiàn) 地址線(xiàn)地址線(xiàn) 數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)MARMDRYMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYi YALUACACOACO ALUiALUiALUALUACZZZZOZO ACiACiACACACACMARi MARiALUACCU21采用內(nèi)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的指令流程舉例采用

12、內(nèi)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的指令流程舉例22PC+1R23PC+1R(AC)-(Y) ZHBus YAC0, Y0, ALUi, ”-“24例例 9.29.2 圖中，各寄存器的輸入和輸出均受控制信號(hào)控制。圖中，各寄存器的輸入和輸出均受控制信號(hào)控制。假設(shè)指令地址已存于假設(shè)指令地址已存于PCPC中，畫(huà)出中，畫(huà)出 ADD X,DADD X,D和和STA STA * * D D兩條兩條指令的周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號(hào)序列。指令的周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號(hào)序列。BusBus2520092009年研究生入學(xué)考試年研究生入學(xué)考試4444題題l(13分分)某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)16位，采用位，采用16位

13、定長(zhǎng)指位定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)?shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)如圖中所示，令字結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)?shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)如圖中所示，圖中所有控制信號(hào)為圖中所有控制信號(hào)為1時(shí)表示有效，為時(shí)表示有效，為0時(shí)表時(shí)表示無(wú)效，例如控制信號(hào)示無(wú)效，例如控制信號(hào)MDRinE為為1表示允表示允許數(shù)據(jù)從許數(shù)據(jù)從DB打入打入MDR，MDRin為為1表示允表示允許數(shù)據(jù)從內(nèi)總線(xiàn)打入許數(shù)據(jù)從內(nèi)總線(xiàn)打入MDR。l假設(shè)假設(shè)MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)。加法的輸出一直處于使能狀態(tài)。加法指令指令“ADD (R1),R0”的功能為的功能為(R0)+(R1)（R1），即將），即將R0中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指的內(nèi)容所指主存單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入主存單元的數(shù)據(jù)

14、相加，并將結(jié)果送入R1的內(nèi)的內(nèi)容所指主存單元中保存。容所指主存單元中保存。時(shí)鐘時(shí)鐘功能功能有效控制信號(hào)有效控制信號(hào)C1C1MAR(PC)MAR(PC)PCout,MARinPCout,MARinC2C2MDRM(MAR)MDRM(MAR)PC(PC)+1PC(PC)+1MemR,MDRinE,MemR,MDRinE,PC+1PC+1C3C3IR(MDR)IR(MDR)MDRout,IRinMDRout,IRinC4C4指令譯碼指令譯碼無(wú)無(wú)l 下表給出了上述指令取指和下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘周期譯碼階段每個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘周期）的功能和有效控制信號(hào)，）的功能和有效控制信號(hào)，請(qǐng)請(qǐng)按

15、表中描述方式用表格列出指按表中描述方式用表格列出指令執(zhí)行階段每個(gè)節(jié)拍的功能和令執(zhí)行階段每個(gè)節(jié)拍的功能和有效控制信號(hào)有效控制信號(hào)。26數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通路R0R1inA內(nèi)總線(xiàn)內(nèi)總線(xiàn)MARMDRIRPCMDRoutEPCinACin存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(M)ALUMDRinCPUMemWIRinDataAddrMemR地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)AB數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)CBACAddAinACoutR1R1outMARinMDRoutMDRinE指令指令譯碼譯碼部件部件PC+1PCoutR0inR0outXout 三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)控制信號(hào)控制信號(hào)Xin 寄存器寄存器輸入控制信號(hào)輸入控制信號(hào)圖例圖例27

16、參考答案一參考答案一時(shí)鐘時(shí)鐘功能功能有效信號(hào)有效信號(hào)C5C5MAR(R1)MAR(R1)R1out,MARinR1out,MARinC6C6MDRM(MAR)MDRM(MAR)A(R0)A(R0)MemR,MDRinEMemR,MDRinER0out,AinR0out,AinC7C7AC(MDR)+(A)AC(MDR)+(A)MDRout,Add,ACinMDRout,Add,ACinC8C8MDR(AC)MDR(AC)ACout,MDRinACout,MDRinC9C9M(MAR)(MDR)M(MAR)(MDR)MDRoutE,MemWMDRoutE,MemW28參考答案二參考答案二時(shí)鐘時(shí)鐘

17、功能功能有效信號(hào)有效信號(hào)C5C5MAR(R1)MAR(R1)R1out,MARinR1out,MARinC6C6MDRM(MAR)MDRM(MAR)MemR,MDRinEMemR,MDRinEC7C7A(MDR)A(MDR)MDRout,AinMDRout,AinC8C8AC(A)+(R0)AC(A)+(R0)MDRout,Add,ACinMDRout,Add,ACinC9C9MDR(AC)MDR(AC)ACout,MDRinACout,MDRinC10C10M(MAR)(MDR)M(MAR)(MDR)MDRoutE,MemWMDRoutE,MemW29三、多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)三、多級(jí)時(shí)序系統(tǒng) 1.

18、機(jī)器周期機(jī)器周期(1) 機(jī)器周期的概念機(jī)器周期的概念(2) 確定機(jī)器周期需考慮的因素確定機(jī)器周期需考慮的因素(3) 基準(zhǔn)時(shí)間的確定基準(zhǔn)時(shí)間的確定所有指令執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間所有指令執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間每條指令的執(zhí)行每條指令的執(zhí)行 步驟步驟每一步驟每一步驟 所需的所需的 時(shí)間時(shí)間 以完成以完成 最復(fù)雜最復(fù)雜 指令功能的時(shí)間指令功能的時(shí)間 為準(zhǔn)為準(zhǔn) 以以 訪(fǎng)問(wèn)一次存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)一次存儲(chǔ)器 的時(shí)間的時(shí)間 為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)若指令字長(zhǎng)若指令字長(zhǎng) = 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)取指周期取指周期 = 機(jī)器周期機(jī)器周期302. 時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期（節(jié)拍、狀態(tài)）（節(jié)拍、狀態(tài)） 一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可完成若干個(gè)微操作一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)

19、可完成若干個(gè)微操作每個(gè)微操作需一定的時(shí)間每個(gè)微操作需一定的時(shí)間時(shí)鐘周期是控制計(jì)算機(jī)操作的最小單位時(shí)間時(shí)鐘周期是控制計(jì)算機(jī)操作的最小單位時(shí)間將一個(gè)機(jī)器周期分成若干個(gè)時(shí)間相等的將一個(gè)機(jī)器周期分成若干個(gè)時(shí)間相等的時(shí)間段（時(shí)間段（節(jié)拍、狀態(tài)、時(shí)鐘周期節(jié)拍、狀態(tài)、時(shí)鐘周期）用時(shí)鐘周期控制產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)微操作命令用時(shí)鐘周期控制產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)微操作命令31CLKT0T1T2T3時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期2. 時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期（節(jié)拍、狀態(tài)）（節(jié)拍、狀態(tài)） 機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期T0T1T2T3T0T1T2T3323. 多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)機(jī)器周期、節(jié)拍（狀態(tài)）組成多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)機(jī)器周期、節(jié)拍（狀態(tài)）組成多級(jí)

20、時(shí)序系統(tǒng)一個(gè)指令周期包含若干個(gè)機(jī)器周期一個(gè)指令周期包含若干個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期一個(gè)機(jī)器周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期CLK機(jī)器周期機(jī)器周期 機(jī)器周期機(jī)器周期 機(jī)器周期機(jī)器周期 （取指令）（取指令） （取有效地址）（取有效地址） （執(zhí)行指令）（執(zhí)行指令） 指令周期指令周期T0T1T2T3T0T1T2T3T0T1T2T3機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（取指令）（執(zhí)行指令）（執(zhí)行指令）指令周期指令周期T0T1T2T3T0T1T2 節(jié)拍節(jié)拍(狀態(tài)狀態(tài)) 節(jié)拍節(jié)拍(狀態(tài)狀態(tài))工作周期工作周期1 1工作周期工作周期2 2工作周期工作周期3 3T1T1工作脈沖工作脈沖P PT2T2指

21、令周期指令周期控制不同階段操作時(shí)間控制不同階段操作時(shí)間控制分步操作時(shí)間控制分步操作時(shí)間對(duì)微操作定時(shí)對(duì)微操作定時(shí)取指取指取操作數(shù)，執(zhí)行取操作數(shù)，執(zhí)行取地址取地址取出指令取出指令修改修改PC打入打入IR打入打入PC基準(zhǔn)時(shí)鐘基準(zhǔn)時(shí)鐘工作周期工作周期1 1工作周期工作周期2 2工作周期工作周期3 3節(jié)拍節(jié)拍工作脈沖工作脈沖P P節(jié)拍節(jié)拍T2T2指令周期指令周期取指取指修改修改打入打入打入打入補(bǔ)充：補(bǔ)充：組合邏輯控制器的時(shí)序劃分組合邏輯控制器的時(shí)序劃分344. 機(jī)器速度與機(jī)器主頻的關(guān)系機(jī)器速度與機(jī)器主頻的關(guān)系機(jī)器的機(jī)器的 主頻主頻 f 越快越快 機(jī)器的機(jī)器的 速度也越快速度也越快在機(jī)器周期所含時(shí)鐘周期數(shù)

22、在機(jī)器周期所含時(shí)鐘周期數(shù) 相同相同 的前提下，的前提下，兩機(jī)兩機(jī) 平均指令執(zhí)行速度之比平均指令執(zhí)行速度之比 等于等于 兩機(jī)主頻之比兩機(jī)主頻之比機(jī)器速度機(jī)器速度 不僅與不僅與 主頻有關(guān)主頻有關(guān) ，還與機(jī)器周期中所，還與機(jī)器周期中所含含時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期（主頻的倒數(shù)）（主頻的倒數(shù)）數(shù)數(shù) 以及指令周期中所以及指令周期中所含的含的 機(jī)器周期數(shù)有關(guān)機(jī)器周期數(shù)有關(guān)MIPS1MIPS2=f1f235四、控制方式四、控制方式 如何形成控制不同微操作序列所采用的時(shí)序控制方式如何形成控制不同微操作序列所采用的時(shí)序控制方式1. 同步控制方式同步控制方式（預(yù)先設(shè)定）（預(yù)先設(shè)定）任一微操作均由任一微操作均由 統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)

23、統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)標(biāo) 的時(shí)序信號(hào)控制的時(shí)序信號(hào)控制CLK機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（取指令）（取有效地址）（取有效地址）（執(zhí)行指令）（執(zhí)行指令）指令周期指令周期T0T1T2T3T0T1T2T3T0T1T2T3(1) 采用采用 定長(zhǎng)定長(zhǎng) 的機(jī)器周期的機(jī)器周期以以 最長(zhǎng)最長(zhǎng) 的的 微操作序列微操作序列 和和 最繁最繁 的微操作作為的微操作作為 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期內(nèi)機(jī)器周期內(nèi) 節(jié)拍數(shù)相同節(jié)拍數(shù)相同36(2) 采用不定長(zhǎng)的機(jī)器周期采用不定長(zhǎng)的機(jī)器周期 機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（取指令）（執(zhí)行指令）（執(zhí)行指令）指令周期指令周期T0T1T2T3T0T1T2 節(jié)拍節(jié)拍

24、(狀態(tài)狀態(tài))機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（取指令）（執(zhí)行指令）（執(zhí)行指令）T0T1T2T3T0T1T2T3TT延長(zhǎng)延長(zhǎng)機(jī)器周期內(nèi)機(jī)器周期內(nèi) 節(jié)拍數(shù)不等節(jié)拍數(shù)不等37(3) 采用中央控制和局部控制相結(jié)合的方法采用中央控制和局部控制相結(jié)合的方法 T0T1T2T3T0T1T2中央控制節(jié)拍中央控制節(jié)拍 T3T0T1中央控制節(jié)拍中央控制節(jié)拍機(jī)器周期機(jī)器周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期指令周期指令周期取指周期取指周期T0T1T2T3局部控制的節(jié)拍寬度與局部控制的節(jié)拍寬度與中央控制的節(jié)拍寬度一致中央控制的節(jié)拍寬度一致T*T*T*局部控制節(jié)拍局部控制節(jié)拍382. 異步控制方式異步控制方式 無(wú)基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)信號(hào)無(wú)基

25、準(zhǔn)時(shí)標(biāo)信號(hào)無(wú)固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時(shí)鐘同步無(wú)固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時(shí)鐘同步采用采用 應(yīng)答方式應(yīng)答方式3. 聯(lián)合控制方式聯(lián)合控制方式 4. 人工控制方式人工控制方式 (調(diào)試方式調(diào)試方式) (1) (1) ResetReset(2) (2) 連續(xù)連續(xù) 和和 單條單條 指令執(zhí)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)指令執(zhí)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(3) (3) 符合停機(jī)開(kāi)關(guān)（指示存儲(chǔ)器的位置）符合停機(jī)開(kāi)關(guān)（指示存儲(chǔ)器的位置）(同步與異步相結(jié)合同步與異步相結(jié)合)大部分統(tǒng)一、小部分區(qū)別對(duì)待大部分統(tǒng)一、小部分區(qū)別對(duì)待 39補(bǔ)充：補(bǔ)充： 時(shí)序控制方式時(shí)序控制方式 計(jì)算機(jī)的操作和時(shí)序信號(hào)之間的關(guān)系，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的操作和時(shí)序信號(hào)之間的關(guān)系，稱(chēng)為時(shí)序控制方式。

26、常用的有同步控制方式和異步控時(shí)序控制方式。常用的有同步控制方式和異步控制方式。制方式。1 1、同步控制方式、同步控制方式 概念概念：用統(tǒng)一發(fā)出的時(shí)序信號(hào)對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)：用統(tǒng)一發(fā)出的時(shí)序信號(hào)對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行同步控制行同步控制, ,稱(chēng)為同步控制方式。（稱(chēng)為同步控制方式。（時(shí)鐘周期作為時(shí)鐘周期作為基本時(shí)序基本時(shí)序） 特點(diǎn)特點(diǎn)：有明顯時(shí)序時(shí)間劃分，時(shí)鐘周期時(shí)間：有明顯時(shí)序時(shí)間劃分，時(shí)鐘周期時(shí)間固定，各步操作的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送固定，各步操作的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送受?chē)?yán)格同步定時(shí)控制。受?chē)?yán)格同步定時(shí)控制。 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：時(shí)序關(guān)系簡(jiǎn)單，時(shí)序劃分規(guī)整，控制：時(shí)序關(guān)系簡(jiǎn)單，時(shí)序劃分規(guī)整，控制40不復(fù)雜

27、；控制邏輯易于集中，便于管理。不復(fù)雜；控制邏輯易于集中，便于管理。時(shí)間安時(shí)間安排不合理；時(shí)間利用不經(jīng)濟(jì)排不合理；時(shí)間利用不經(jīng)濟(jì)。 應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用場(chǎng)合：用于：用于CPUCPU內(nèi)部、設(shè)備內(nèi)部、系統(tǒng)內(nèi)部、設(shè)備內(nèi)部、系統(tǒng)總線(xiàn)操作總線(xiàn)操作( (各掛接部件速度相近，傳送時(shí)間確定，各掛接部件速度相近，傳送時(shí)間確定，傳送距離較近傳送距離較近) )。2 2、異步控制方式、異步控制方式 概念概念：各項(xiàng)操作按不同需要安排時(shí)間，不受：各項(xiàng)操作按不同需要安排時(shí)間，不受統(tǒng)一時(shí)序控制。統(tǒng)一時(shí)序控制。 特點(diǎn)特點(diǎn)：無(wú)統(tǒng)一時(shí)鐘周期劃分，各操作間的銜：無(wú)統(tǒng)一時(shí)鐘周期劃分，各操作間的銜接和各部件之間的信息交換接和各部件之間的信息交換采用異步應(yīng)答方式采用異步應(yīng)答方式。補(bǔ)充：補(bǔ)充： 時(shí)序控制方式時(shí)序控制方式41例例. .異步傳送操作異步傳送操作主設(shè)備主設(shè)備：申請(qǐng)并掌握總線(xiàn)控制權(quán)的設(shè)備申請(qǐng)并掌握總線(xiàn)控制權(quán)的設(shè)備。從設(shè)備從設(shè)備：響應(yīng)主設(shè)備請(qǐng)求的設(shè)備響應(yīng)主設(shè)備請(qǐng)求的設(shè)備。補(bǔ)充：補(bǔ)充： 時(shí)序控制方式時(shí)序控制方式總線(xiàn)總線(xiàn)主主從從發(fā)發(fā)